一种薄膜晶体管的制作方法

本实用新型属于显示器件领域，具体涉及一种薄膜晶体管。

背景技术：

近年来，由于面板朝着大尺寸、高分辨率和高刷新速率方向发展，对薄膜晶体管(Thin Film Transistors，TFT)的性能提出了更高的要求。显示器件需要更低的阻抗延迟以满足需求，氧化物薄膜晶体管因为其高迁移率，均匀性好，低成本的特点，得到了广泛的应用。因此如何获得器件低阻抗延迟是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本实用新型的目的在于提供一种薄膜晶体管。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

一种薄膜晶体管，由衬底、衬底上设置的栅极、栅极表面包覆的绝缘层、绝缘层上表面的有源层、有源层两侧的源漏电极和最外层的钝化层构成；所述源漏电极与有源层和绝缘层两侧及衬底上表面接触，所述钝化层覆盖源漏电极和有源层外表面。

所述的衬底是玻璃、石英、单晶硅、蓝宝石或塑料。

所述的栅极的材料为铝、多晶硅、铜、钼、铬或上述材料的合金。

优选地，所述栅极的厚度为50-10000nm。

优选地，所述绝缘层的厚度为2-1000nm。

所述的有源层为具有半导体特性的氧化物薄膜，优选为含铟氧化物的薄膜，特别优选为钕铝铟锌氧化物薄膜。

优选地，所述有源层的厚度为5-200nm。

优选地，所述的源漏电极的材料为纯铜或铜合金，更优选为纯铜。含铜电极具有低的电阻率，能够有效降低阻抗延迟；源漏电极的沟道宽度和长度可根据实际需要设置。

优选地，所述绝缘层和钝化层的材料为氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆或氧化钛。

优选地，所述钝化层的厚度为2-5000nm。

本实用新型的薄膜晶体管可通过如下方法制备：

(1)在衬底使用直流磁控溅射的方法沉积50-10000nm的薄膜作为栅极，并使之图形化；

(2)在栅极表面通过阳极氧化或化学气相沉积的方法制备2-1000nm的不导电薄膜作为绝缘层；

(3)在绝缘层上表面沉积5-200nm的含铟氧化物半导体薄膜作为有源层，使之图形化；

(4)在有源层上沉积一层含铜金属薄膜，使之图形化形成一定沟道宽度和长度的源漏电极；

(5)在整个器件表面沉积一层2-5000nm厚的不导电薄膜作为钝化层；

(6)最后将整个器件在空气、氧气、氮气或者氩气的气氛中，在20～500℃下退火5～600min，得到所述薄膜晶体管。

本实用新型的薄膜晶体管具有如下优点及有益效果：

(1)在本实用新型的薄膜晶体管中，钝化层除了具有保护作用外，还具有与有源层共同作用，提高载流子浓度、促进电子传输，从而提高迁移率的作用。

(2)本实用新型的薄膜晶体管可作为大尺寸、高分辨率、高刷新率的高性能显示器件的像素开关，由于其同时具有的高迁移率和低电阻率特性，能够有效降低阵列的阻抗延迟，同时可以在低驱动电压下工作，降低工作能耗，具有环保节能的优势。

(3)本实用新型的薄膜晶体管采用传统底栅底接触结构，与目前广泛使用的背沟道刻蚀技术或刻蚀阻挡层技术兼容，能够有效降低量产成本。

附图说明

图1是本实用新型薄膜晶体管的纵向切面图，其中，01-衬底，02-栅极，03-绝缘层，04-有源层，05-源漏电极，06-钝化层。

图2是本实用新型实施例1所得薄膜晶体管的输出特性曲线图。

图3是本实用新型实施例1所得薄膜晶体管的转移特性曲线图。

图4是本实用新型实施例2所得薄膜晶体管的输出特性曲线图。

图5是本实用新型实施例2所得薄膜晶体管的转移特性曲线图。

图6是本实用新型实施例3所得薄膜晶体管的输出特性曲线图。

图7是本实用新型实施例3所得薄膜晶体管的转移特性曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。对于未描述的结构关系均按本领域的常规技术方案进行。

实施例1

本实施例的一种薄膜晶体管，其纵向切面图如图1所示，其底部是衬底01，衬底01上设置一栅极02，栅极02的表面有一绝缘层03包覆隔绝，绝缘层03之上是有源层04，有源层两侧是源漏电极05，最外层是钝化层06；所述源漏电极与有源层和绝缘层两侧及衬底上表面接触，所述钝化层覆盖源漏电极和有源层外表面。

本实施例的薄膜晶体管通过如下步骤制备：

(1)在玻璃基底上直流溅射并湿法刻蚀沉积300nm的铝合金薄膜做为底栅极，并湿法刻蚀使之图形化；

(2)使用化学阳极氧化的方法在栅极表面形成一层200nm的氧化铝栅极绝缘层；

(3)室温下在绝缘层上表面通过射频磁控溅射25nm的钕铝铟锌氧化物(购买于中诺新材(北京)科技有限公司)薄膜作为有源层，通过金属掩模版使之图形化；

(4)使用直流溅射制备纯铜源漏电极，通过金属掩模版使之图形化，沟道宽度为625μm,长度为495μm；

(5)在整个器件表面使用射频磁控溅射沉积一层100nm厚的氧化铝钝化层，在300℃氩气气氛中退火60分钟，制得薄膜晶体管。

本实施例的有源层含有In2O3，在钝化层的溅射过程中，各种能量粒子如Al2O3、Ar等会轰击有源层表面，打断In-O键，提高载流子浓度，极大的促进了电子的传输，迁移率提高。

本实例所得的薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图2和图3所示。根据图2和图3的结果计算出迁移率为418.9cm²/Vs；纯Cu薄膜电阻率为2×10^-8Ω·m，可作为低电阻率电极。

综上所述，本实用新型的薄膜晶体管，通过沉积钝化层及采用纯铜制备源漏电极，极大的提高了器件迁移率，同时钝化层能够保护有源层不受到空气中水氧的影响，提高了器件稳定性。

实施例2

本实施例的薄膜晶体管通过如下步骤制备：

(1)在玻璃基底上直流溅射并湿法刻蚀沉积200nm的钼薄膜做为底栅极，并湿法刻蚀使之图形化；

(2)使用等离子增强化学气相沉积的方法在栅极表面形成一层200nm的氮化硅栅极绝缘层；

(3)室温下在绝缘层上表面通过射频磁控溅射25nm的钕铝铟锌氧化物，该靶材购买于中诺新材(北京)科技有限公司；

(4)使用直流溅射制备铜铬锆合金源漏电极，通过金属掩模版使之图形化，沟道宽度为625μm,长度为495μm；

(5)在整个器件表面使用射频磁控溅射沉积一层50nm厚的二氧化硅钝化层，在200℃氩气气氛中退火60分钟，制得薄膜晶体管。

本实施例所得的薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图4和图5所示。根据图4和图5的结果计算出迁移率为204.3cm²/Vs；铜铬锆合金薄膜电阻率为3.2×10^-8Ω·m，可作为低电阻率电极。

实施例3

本实施例的薄膜晶体管通过如下步骤制备：

(1)在玻璃基底上直流溅射并湿法刻蚀沉积200nm的钼薄膜做为底栅极，并湿法刻蚀使之图形化；

(2)使用等离子增强化学气相沉积的方法在栅极表面形成一层200nm的氮化硅栅极绝缘层；

(3)室温下在绝缘层上表面通过射频磁控溅射25nm的钕铝铟锌氧化物，该靶材购买于中诺新材(北京)科技有限公司；

(4)使用直流溅射制备铜铬合金源漏电极，通过金属掩模版使之图形化，沟道宽度为625μm,长度为495μm；

(5)在整个器件表面使用射频磁控溅射沉积一层120nm厚的氧化钛钝化层，在300℃氩气气氛中退火60分钟，制得薄膜晶体管。

本实施例所得的薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图6和图7所示。根据图6和图7的结果计算出迁移率为196.5cm²/Vs；铜铬合金薄膜电阻率为4.1×10^-8Ω·m，可作为低电阻率电极。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。